High Jc superconducting film by controlling the nanostructure and carrier density.
| Project/Area Number |
20H02184
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Seikei University |
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Principal Investigator |
三浦 正志 成蹊大学, 理工学部, 教授 (10402520)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
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| Keywords | ナノひずみ / キャリア / 対破壊電流密度 / 臨界電流密度 / 超伝導薄膜 / ナノコンボジット / 磁束ピン止め点 |
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| Outline of Research at the Start |
超電導は、抵抗ゼロで大電流を流せるため送電、発電、蓄電や電動機など次世代電気機器応用に期待されている。応用上重要な臨界電流密度(Jc)を理論限界であるクーパー対が壊れる対破壊電流値(Jd)の最大40%まで向上させることを目的に、本研究では、独自の非超電導相導入技術に加えて、『ナノひずみとキャリア』を人工制御するすることでJcを最大にする超電導材料設計の指針を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超伝導の3つの臨界状態の中でも応用上重要である臨界電流密度 (Jc)を特にひずみとキャリア制御により向上させる。また、その結果をもとに多くの超伝導材料に適するJc向上に向けた材料設計指針を確立することを目的とした。また、本研究で実施する『ナノ異相＋ひずみ＋キャリアの融合』は、多くの機能性電気薄膜の機能をさらに引き出すのに貢献する知見を得ることを目指す。
2020年度は、超伝導材料としては、これまで実績のある銅酸化物超伝導材料である銅酸化物を中心に薄膜作製および評価を行った。①ひずみがJc特性に及ぼす影響を検討するため、新たなひずみ導入方法として、銅酸化物超伝導相より c軸長の長い板状欠陥を導入することで超伝導層にc軸圧縮ひずみを導入した。このナノサンドイッチ構造によりキャリア密度やJcが従来限界値より向上することが分かった。②キャリアがJc特性に及ぼす影響を検討するため、新たなキャリア制御方法として、水素拡散による銅酸化物超伝導相へのキャリア導入を試みた。その結果、水素拡散させる温度、時間が超伝導特性に影響を及ぼすことが分かってきた。
これらの結果は、Nature Materials, APL Materialsを含む査読付き学術論文3報に投稿中、国際学会での招待講演1件、国内学会3件で研究成果を発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績概要に記したように、2020年度の目的に向けて、ひずみとキャリアがJcに及ぼす影響に関して予定に近い成果を得ることができた。当初の2020年度の実施目標であったナノサンドイッチによるナノひずみ印加技術の確立に関しては、微細構造観察とJc特性の関係を明らかにすることで飛躍的にJcを向上させることに成功した。また、2021年度に実施予定であった新たなキャリア制御方法として、水素拡散による銅酸化物超伝導相へのキャリア導入を前倒しで実施した。成果発表としてはNature Materials, APL Materialsを含む査読付き学術論文3報に投稿中、国際学会での招待講演1件、国内学会3件で研究成果を発表した。以上のようにおおむね順調と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、ヒドリド(プロトン)注入による高キャリア注入技術を確立し、ヒドリド(プロトン)がJc特性に及ぼす影響を検討する。また、得られた結果をもとにナノサンドイッチによるナノひずみ印加技術＋ヒドリド注入による高キャリア注入技術とこれまで培ってきたインコヒーレント非超電導相導入技術を融合させる。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
